JP2020167160A - Connection structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カーボンナノチューブ線材と、金属製の基材とを接続してなる接続構造に関する。 The present invention relates to a connection structure formed by connecting a carbon nanotube wire rod and a metal base material.
自動車や産業機器などの様々な分野における電力線や信号線として、一又は複数の線材からなる芯線と、該芯線を被覆する絶縁被覆とからなる電線が用いられている。芯線を構成する線材の材料としては、電気特性の観点から銅又は銅合金が一般に使用されている。しかし近年、自動車用モーターや医療分野などにおいて小型化及び軽量化のニーズが高まっており、これに対応すべく電力線等においては、従来の銅等の金属線に代わる線材が望まれている。 As power lines and signal lines in various fields such as automobiles and industrial equipment, electric wires made of one or more wire rods and an insulating coating covering the core wires are used. Copper or a copper alloy is generally used as the material of the wire rod constituting the core wire from the viewpoint of electrical characteristics. However, in recent years, there has been an increasing need for miniaturization and weight reduction in automobile motors, medical fields, etc., and in order to meet this need, wire rods that replace conventional metal wires such as copper are desired in power lines and the like.
このような要請に対応すべく、例えば、カーボンナノチューブを線材として活用する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。カーボンナノチューブは、その比重が銅の比重の約1/5(アルミニウムの比重の約1/2)であり、且つ電気抵抗率が銅(電気抵抗率1.68×10−6Ω・cm)よりも小さく高い導電性を示す。したがって、カーボンナノチューブを撚り合わせてカーボンナノチューブ線材を形成することにより、当該線材を活用した自動車モーター等の製品の小型化、軽量化及び高導電性化を実現することが期待される。 In order to meet such demands, for example, a technique for utilizing carbon nanotubes as a wire rod has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The specific gravity of carbon nanotubes is about 1/5 of the specific gravity of copper (about 1/2 of the specific gravity of aluminum), and the electrical resistivity is higher than that of copper (electric resistivity 1.68 x 10-6 Ω · cm). Is small and shows high conductivity. Therefore, by twisting carbon nanotubes to form a carbon nanotube wire rod, it is expected to realize miniaturization, weight reduction, and high conductivity of products such as automobile motors utilizing the wire rod.
上記のようなカーボンナノチューブ線材を金属製の端子に対して電気的に接続するために、カーボン用のはんだが使用される。カーボン用のはんだは、カーボンナノチューブとの濡れ性は良好であるが、金属との濡れ性が良好ではない。したがって、カーボン用のはんだを使用してカーボンナノチューブと金属製の端子を電気的に接続するためには、金属製の端子を通常のはんだ(鉛とスズを主成分とするはんだ)で濡らした後に、カーボン用のはんだを用いてカーボンナノチューブを接合することが一般的である。 Solder for carbon is used to electrically connect the carbon nanotube wire rod as described above to the metal terminal. Solder for carbon has good wettability with carbon nanotubes, but not with metal. Therefore, in order to electrically connect carbon nanotubes and metal terminals using carbon solder, after wetting the metal terminals with ordinary solder (solder containing lead and tin as the main components), , It is common to bond carbon nanotubes using solder for carbon.
上記のように、カーボンナノチューブ線材と金属製の端子との電気的接続において通常のはんだとカーボン用のはんだを使用する場合は、はんだ付けの処理が2度必要となり、接続作業に大きな手間が掛かるという課題があった。また、カーボンナノチューブ線材と金属製の基材との間に2種類のはんだが介在するので、1種類のはんだのみを使用する場合と比べて接触界面が増え、接続抵抗の増加につながるおそれがあった。 As described above, when using ordinary solder and solder for carbon in the electrical connection between the carbon nanotube wire and the metal terminal, the soldering process is required twice, which takes a lot of time and effort for the connection work. There was a problem. Further, since two types of solder are interposed between the carbon nanotube wire rod and the metal base material, the contact interface increases as compared with the case where only one type of solder is used, which may lead to an increase in connection resistance. It was.
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、カーボンナノチューブと金属製の端子等との電気的接続において、円滑な接続作業が実現され、且つ電気抵抗を低減する接続構造を提供することにある。 An object of the present invention has been made in view of the above problems, and provides a connection structure that realizes smooth connection work and reduces electrical resistance in electrical connection between carbon nanotubes and metal terminals and the like. To do.
すなわち、上記課題は以下の発明により達成される。
(1)カーボンナノチューブ線材と、金属製の基材とを電気的に接続してなる接続構造であって、前記基材に、厚さが1μm以上800μm以下であるカーボン系被覆層が形成されており、前記カーボンナノチューブ線材と前記基材とが、前記カーボン系被覆層を介して電気的に接続されていることを特徴とする接続構造。
(2)前記カーボン系被覆層は、厚さが1μm以上500μm以下であることを特徴とする、上記(1)記載の接続構造。
(3)前記カーボン系被覆層は、厚さが2μm以上10μm以下であることを特徴とする、上記(1)記載の接続構造。
(4)前記カーボンナノチューブ線材と前記カーボン系被覆層とが、カーボン用のはんだによって電気的に接続されていることを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の接続構造。
(5)前記カーボンナノチューブ線材の撚り数が、1000T/m以下であることを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の接続構造。
(6)前記カーボンナノチューブ線材の撚り数が、700T/m以下であることを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の接続構造。
(7)前記カーボンナノチューブ線材の撚り数が、50T/m以上400T/m以下であることを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の接続構造。
(8)前記カーボンナノチューブ線材の撚り数が、80T/m以上200T/m以下であることを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の接続構造。
That is, the above object is achieved by the following invention.
(1) A connection structure formed by electrically connecting a carbon nanotube wire rod and a metal base material, and a carbon-based coating layer having a thickness of 1 μm or more and 800 μm or less is formed on the base material. The connection structure is characterized in that the carbon nanotube wire rod and the base material are electrically connected via the carbon-based coating layer.
(2) The connection structure according to (1) above, wherein the carbon-based coating layer has a thickness of 1 μm or more and 500 μm or less.
(3) The connection structure according to (1) above, wherein the carbon-based coating layer has a thickness of 2 μm or more and 10 μm or less.
(4) The connection structure according to any one of (1) to (3) above, wherein the carbon nanotube wire rod and the carbon-based coating layer are electrically connected by solder for carbon. ..
(5) The connection structure according to any one of (1) to (4) above, wherein the number of twists of the carbon nanotube wire rod is 1000 T / m or less.
(6) The connection structure according to any one of (1) to (4) above, wherein the number of twists of the carbon nanotube wire rod is 700 T / m or less.
(7) The connection structure according to any one of (1) to (4) above, wherein the number of twists of the carbon nanotube wire rod is 50 T / m or more and 400 T / m or less.
(8) The connection structure according to any one of (1) to (4) above, wherein the number of twists of the carbon nanotube wire rod is 80 T / m or more and 200 T / m or less.
本発明に係る態様によれば、金属製の端子等の基材とカーボンナノチューブとがカーボン系被覆層を介して電気的に接続されるので、接続時の作業性を向上させ、且つ電気抵抗の低減を実現することができる。 According to the aspect of the present invention, since the base material such as a metal terminal and the carbon nanotube are electrically connected via the carbon-based coating layer, the workability at the time of connection is improved and the electrical resistance is reduced. Reduction can be achieved.
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の形態をとり得る。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment shown below is an example, and various forms can be taken within the scope of the present invention.
<カーボンナノチューブと金属製の基材との接続構造>
図1及び図2を用いて、本実施の形態に係るカーボンナノチューブと金属製の基材との接続構造について説明する。接続構造1は、カーボンナノチューブ電線(以下、CNT電線という)10を構成するカーボンナノチューブ線材(以下、CNT線材という)11と、金属製の基材20とを接続して構成されるものである。
この接続構造1においては、基材20上の一部にカーボン系被覆層30が形成されている。カーボンナノチューブ線材11と基材20とは、カーボン系被覆層30を介して電気的に接続されている。
また、この接続構造1においては、カーボンナノチューブ線材11とカーボン系被覆層30とは、カーボン用のはんだ40を用いて電気的に接続されている。
<Connection structure between carbon nanotubes and metal base material>
The connection structure between the carbon nanotube and the metal base material according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The connection structure 1 is configured by connecting the carbon nanotube wire rod (hereinafter referred to as CNT wire rod) 11 constituting the carbon nanotube electric wire (hereinafter referred to as CNT electric wire) 10 and the
In this connection structure 1, a carbon-based
Further, in the connection structure 1, the carbon
(CNT線材)
図1に示すように、CNT線材11は、1層以上の層構造を有するカーボンナノチューブ(以下、CNTという)が複数束ねられてなるCNT束11a同士を撚り合わせることによって構成されている。CNT線材11の外径は、例えば、0.01〜1mmである。CNT線材11は、CNT束11aに異種元素がドープされてなるカーボンナノチューブ複合体を複数撚り合わせることにより構成されてもよい。
(CNT wire)
As shown in FIG. 1, the
ここでCNTは、単層構造又は複層構造を有する筒状体であり、それぞれSWNT(single-walled nanotube)、MWNT(multi-walled nanotube)と呼ばれる。例えば、2層構造を有するCNTは、六角形格子の網目構造を有する2つの筒状体が略同軸で配された3次元網目構造体となっており、DWNT(double-walled nanotube)と呼ばれる。構成単位である六角形格子は、その頂点に炭素原子が配された六員環であり、他の六員環と隣接してこれらが連続的に結合している。 Here, the CNT is a tubular body having a single-walled structure or a multi-walled structure, and is called SWNT (single-walled nanotube) and MWNT (multi-walled nanotube), respectively. For example, a CNT having a two-walled structure is a three-dimensional network structure in which two tubular bodies having a network structure of a hexagonal lattice are arranged substantially coaxially, and is called a DWNT (double-walled nanotube). The hexagonal lattice, which is a constituent unit, is a six-membered ring in which carbon atoms are arranged at its vertices, and these are continuously bonded adjacent to other six-membered rings.
CNTの性質は、上記のような筒状体のカイラリティ(chirality)に依存する。カイラリティは、アームチェア型、ジグザグ型、及びそれ以外のカイラル型に大別され、アームチェア型は金属性、カイラル型は半導体性、ジグザグ型はその中間の挙動を示す。よってCNTの導電性はいずれのカイラリティを有するかによって大きく異なり、CNT集合体の導電性を向上させるには、金属性の挙動を示すアームチェア型のCNTの割合を増大させることが重要とされてきた。一方、半導体性を有するカイラル型のCNTに電子供与性もしくは電子受容性を持つ物質(異種元素)をドープすることにより、金属的挙動を示すことが分かっている。また、一般的な金属では、異種元素をドープすることによって金属内部での伝導電子の散乱が起こって導電性が低下するが、これと同様に、金属性CNTに異種元素をドープした場合には、導電性の低下を引き起こす。 The properties of CNTs depend on the chirality of the tubular body as described above. Chirality is roughly classified into armchair type, zigzag type, and other chiral types. The armchair type is metallic, the chiral type is semiconducting, and the zigzag type is intermediate. Therefore, the conductivity of CNTs varies greatly depending on which chirality they have, and in order to improve the conductivity of CNT aggregates, it has been important to increase the proportion of armchair-type CNTs that exhibit metallic behavior. It was. On the other hand, it is known that by doping a chiral type CNT having a semiconductor property with a substance having an electron donating property or an electron accepting property (dissimilar element), it exhibits metallic behavior. Further, in a general metal, by doping a dissimilar element, conduction electrons are scattered inside the metal and the conductivity is lowered. Similarly, when a dissimilar element is doped in a metallic CNT, the dissimilar element is doped. , Causes a decrease in conductivity.
複数のCNTの集合体で構成されるCNT束11aにおいて、複数のCNTの個数に対する、2層構造又は3層構造を有するCNTの個数の和の比率が50%以上であるのが好ましく、75%以上であるのがより好ましい。すなわち、一のCNT束を構成する全CNTの総数をNTOTAL、上記全CNTのうち2層構造を有するCNT(2)の数の和をNCNT(2)、上記全CNTのうち3層構造を有するCNT(3)の数の和をNCNT(3)としたとき、下記式(1)で表すことができる。
(NCNT(2)+NCNT(3))/NTOTAL×100(%)≧50(%)・・・(1)
In the
(N CNT (2) + N CNT (3) ) / N TOTAL × 100 (%) ≧ 50 (%) ・ ・ ・ (1)
2層構造又は3層構造のような層数が少ないCNTは、それより層数の多いCNTよりも比較的導電性が高い。また、ドーパントは、CNTの最内層の内部、もしくは複数のCNTで形成されるCNT間の隙間に導入される。CNTの層間距離はグラファイトの層間距離である0.335nmと同等であり、多層CNTの場合その層間にドーパントが入り込むことはサイズ的に困難である。このことからドーピング効果はCNTの内部および外部にドーパントが導入されることで発現するが、多層CNTの場合は最外層および最内層に接していない内部に位置するチューブのドープ効果が発現しにくくなる。以上のような理由により、複層構造のCNTにそれぞれドーピング処理を施した際には、2層構造又は3層構造を有するCNTでのドーピング効果が最も高い。また、ドーパントは、強い求電子性もしくは求核性を示す、反応性の高い試薬であることが多い。単層構造のCNTは多層よりも剛性が弱く、耐薬品性に劣るためにドーピング処理を施すと、CNT自体の構造が破壊されてしまうことがある。よって本発明ではCNT集合体に含まれる2層構造又は3層構造を有するCNTの個数に着目する。また、2層又は3層構造のCNTの個数の和の比率が50%未満であると、単層構造又は4層構造を有するCNTの比率が高くなり、CNT集合体全体としてドーピング効果が小さくなり、高導電率が得にくくなる。よって、2層又は3層構造のCNTの個数の和の比率を上記範囲内の値とする。 A CNT having a small number of layers, such as a two-layer structure or a three-layer structure, has a relatively higher conductivity than a CNT having a larger number of layers. Further, the dopant is introduced inside the innermost layer of CNTs or in a gap between CNTs formed by a plurality of CNTs. The interlayer distance of CNTs is equivalent to 0.335 nm, which is the interlayer distance of graphite, and in the case of multi-walled CNTs, it is difficult for the dopant to enter between the interlayers in terms of size. From this, the doping effect is exhibited by introducing the dopant inside and outside the CNT, but in the case of the multi-walled CNT, the doping effect of the tube located inside not in contact with the outermost layer and the innermost layer is less likely to be exhibited. .. For the above reasons, when the CNTs having a multi-layer structure are individually doped, the doping effect of the CNTs having a two-layer structure or a three-layer structure is the highest. In addition, the dopant is often a highly reactive reagent that exhibits strong electrophile or nucleophile. A CNT having a single-walled structure has a weaker rigidity than a multi-walled one, and is inferior in chemical resistance. Therefore, when doping treatment is performed, the structure of the CNT itself may be destroyed. Therefore, in the present invention, attention is paid to the number of CNTs having a two-layer structure or a three-layer structure contained in the CNT aggregate. Further, when the ratio of the sum of the number of CNTs having a two-layer or three-layer structure is less than 50%, the ratio of CNTs having a single-wall structure or a four-wall structure becomes high, and the doping effect becomes small as a whole CNT aggregate. , It becomes difficult to obtain high conductivity. Therefore, the ratio of the sum of the number of CNTs having a two-layer or three-layer structure is set to a value within the above range.
CNTにドープされるドーパントは、導電性が向上すれば特に限定はないが、例えば硝酸、硫酸、ヨウ素、臭素、カリウム、ナトリウム、ホウ素及び窒素からなる群から選択される1つ以上の異種元素もしくは分子である。 The dopant doped in CNT is not particularly limited as long as the conductivity is improved, and is, for example, one or more dissimilar elements selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, iodine, bromine, potassium, sodium, boron and nitrogen. It is a molecule.
また、CNT束11aを構成するCNTの最外層の外径は5.0nm以下であることが好ましい。CNT束11aを構成するCNTの最外層の外径が5.0nmを超えると、CNT間および最内層の隙間に起因する空孔率が大きくなり、導電性が低下してしまうため、好ましくない。したがって、CNT束11aを構成するCNTの最外層の外径を5.0nm以下とする。
Further, the outer diameter of the outermost layer of the CNTs constituting the
また、CNT線材11(CNT束11a)の撚り数は、1000T/m以下であることが好ましい。CNT線材11の撚り数が1000T/mを越えると、後述するカーボン用のはんだ40が、撚りかけられた隣接するCNT束11a同士の間に浸透しにくくなる。その結果、カーボン用のはんだ40を介したCNT線材11と基材20との接続抵抗が高くなり、導電性が低下してしまうため、好ましくない。さらに、カーボン用のはんだ40がCNT束11a同士の間に浸透しにくいことにより、CNT線材11とカーボン系被覆層30との接続界面においてはんだの存在量が少なくなる。その結果、カーボン用のはんだによる接着効果が弱くなり、CNT線材11とカーボン系被覆層30との界面における強度低下(引きはがし強度の低下)が生じるため好ましくない。CNT線材11の撚り数は、CNT線材11と基材20との接続抵抗及び引きはがし強度の観点からは、700T/m以下であることがより好ましく、50〜400T/m以下であることがさらに好ましく、80T/m以上200T/m以下であることがさらに好ましい。
またCNT線材11(CNT束11a)の撚り線の本数は10本以上200本以下であることが好ましい。撚り線の本数が10本以上200本以下であることによりカーボン用のはんだ40がCNT束11a同士の間に浸透しやすくなり接着効果を高めることができる。
またCNT線材11(CNT束11a)を構成する素線の直径は20μm以上100μm以下であることが好ましい。素線の直径が20μm以上100μm以下であることによりカーボン用のはんだ40がCNT束11a同士の間に浸透しやすくなり接着効果を高めることができる。
Further, the number of twists of the CNT wire rod 11 (
Further, the number of stranded wires of the CNT wire rod 11 (
Further, the diameter of the wire constituting the CNT wire rod 11 (
(金属製の基材)
金属製の基材20は、例えば、図示しない外部端子と電気的に接続される端子である。基材20は、金属材料(銅、アルミニウム、鉄、またはこれらを主成分とする合金等)によって構成される。基材20は、金属材料のみから構成されてもよく、或いは、導電性と強度を確保するために母材上に金属を主成分とするメッキ層を設けることによって構成されてもよい。
(Metal base material)
The
(カーボン系被覆層)
カーボン系被覆層30は、カーボンを主成分として含有する。カーボン系被覆層30に占めるカーボンは、70重量%以上であることが好ましい。含有するカーボンとしては、特に制限はなく、例えば、カーボンブラック、グラファイト(人造黒鉛、鱗片状黒鉛、膨張化黒鉛)、グラフェン、カーボンナノフレーク、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノコーン、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンナノウォール、カーボンナノチャプレット、フラーレン、ダイヤモンド、アモルファスカーボンおよびこれらの誘導体などが挙げられる。
本実施の形態において、カーボン系被覆層30は、カーボンブラックまたはグラファイトを含有することが好ましく、カーボンブラックおよびグラファイト(なかでも膨張化黒鉛)を含有することがより好ましい。
また、カーボン系被覆層30は、カーボン以外の導電性材料を含有してもよい。
(Carbon coating layer)
The carbon-based
In the present embodiment, the carbon-based
Further, the carbon-based
カーボン系被覆層30の厚さは、1μm以上800μm以下であることが好ましい。カーボン系被覆層30に含まれるカーボン成分は、その一部が、CNT線材11とカーボン系被覆層30との接続に使用される後述のカーボン用のはんだ40側へと移行する。カーボン系被覆層30の厚さが1μm未満であると、上記カーボン成分の被覆層外への移行により、カーボン系被覆層30の一部においてカーボン被覆がない露出部分が発生する。その結果、当該露出部分においては、カーボン用のはんだ40との濡れ性が悪化し、CNT線材11と基材との接続抵抗が高くなるため好ましくない。一方、カーボン系被覆層30の厚さが800μmを超えると、CNT線材11と基材20との接続構造1の機械的特性は、カーボン系被覆層30の機械的特性に支配されやすくなる。その結果、カーボン系被覆層30を起点とする破壊(クラックの発生)が起こりやすくなり、引きはがし強度が低下するため好ましくない。カーボン系被覆層30の厚さは、CNT線材11と基材20との接続抵抗及び引きはがし強度の観点からは、1μm以上500μm以下であることがより好ましく、2μm以上10μm以下であることがさらに好ましい。
The thickness of the carbon-based
(カーボン用のはんだ)
カーボン用のはんだ40は、カーボン素材に対して濡れ性の良いはんだである。カーボン用のはんだ40としては、例えば、C-Solder(Cametics社製)が挙げられる。
(Solder for carbon)
The
以下、本発明の実施の形態に係る実施例について説明する。なお以下の実施例は、本発明に係る態様を説明する例示にすぎず、本発明は当該実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples according to the embodiment of the present invention will be described. The following examples are merely examples for explaining the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the examples.
(実施例1〜13及び比較例1〜2)
金属製の基材として、銅製又はアルミニウム製の端子を使用した。この端子の表面にカーボンコーターEC-32010CC(日本電子株式会社製)を用いてカーボン系被覆層を形成した。被覆層にCNT線材(素線の直径0.1mm、素線密度1.8g/cm3、CNT束の撚り本数18本)を接触させた状態において、カーボン用のはんだ(C-Solder(Cametics社製))を用いて、被覆層とCNT線材とを電気的に接続した。以上の方法により、カーボンナノチューブ線材と金属製の基材とを電気的に接続してなる接続構造を作製した。
(Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 2)
Copper or aluminum terminals were used as the metal substrate. A carbon-based coating layer was formed on the surface of this terminal using a carbon coater EC-32010CC (manufactured by JEOL Ltd.). Solder for carbon (C-Solder (Cametics)) with CNT wire (wire diameter 0.1 mm, wire density 1.8 g / cm 3 , number of twisted CNT bundles 18) in contact with the coating layer. The coating layer and the CNT wire rod were electrically connected using (manufactured by)). By the above method, a connection structure formed by electrically connecting a carbon nanotube wire rod and a metal base material was produced.
次に、下記の方法によって接続構造の特性を評価した。 Next, the characteristics of the connection structure were evaluated by the following method.
(a)接続抵抗率
ソースメータ(ケースレー2400(Keithley社製))を用いて、端子と線材の間に電流0.1mAを流したときの抵抗値を計測し、上記接続構造の接続抵抗値を計測した。測定は4サンプル行い、接続抵抗値の平均値を算出した。
(A) Connection resistivity Using a source meter (Keithley 2400 (manufactured by Keithley)), measure the resistance value when a current of 0.1 mA is passed between the terminal and the wire, and determine the connection resistance value of the above connection structure. I measured it. Four samples were measured, and the average value of the connection resistance values was calculated.
(b)引きはがし強度
マイクロオートグラフ(株式会社島津製作所製)を用い、端子と撚り線をそれぞれつかみ具で固定し、撚り線の長手方法に平行で、端子と撚り線を離す方向に試験速度試験速度0.05mm/minで引きはがし試験を実施した。線材は10cmとした。測定は4サンプル実施し、引張試験強度の平均値を算出した。
(B) Peeling strength Using a micro autograph (manufactured by Shimadzu Corporation), fix the terminals and stranded wires with grippers, and test speed in the direction of separating the terminals and stranded wires in parallel with the longitudinal method of the stranded wires. A peeling test was carried out at a test speed of 0.05 mm / min. The wire rod was 10 cm. Four samples were measured, and the average value of the tensile test strength was calculated.
(c)腐食性
以下の手順で腐食処理を実施した。前記構造体に、5%塩化ナトリウム水溶液を試験温度35℃で96時間噴霧し、その後試験温度80℃、湿度95%で96時間保持した。その後接続抵抗値を計測した。サンプルは4サンプル行い、接続抵抗値の平均値を算出した。
腐食処理後の接続抵抗値の平均値が、腐食処理前の接続抵抗値の2倍未満であるものは「○」、2倍以上10倍未満のものは「△」とした。
(C) Corrosion The corrosive treatment was carried out according to the following procedure. A 5% aqueous sodium chloride solution was sprayed onto the structure at a test temperature of 35 ° C. for 96 hours, and then maintained at a test temperature of 80 ° C. and a humidity of 95% for 96 hours. After that, the connection resistance value was measured. Four samples were used, and the average value of the connection resistance values was calculated.
When the average value of the connection resistance value after the corrosion treatment was less than twice the connection resistance value before the corrosion treatment, it was evaluated as “◯”, and when it was 2 times or more and less than 10 times, it was evaluated as “Δ”.
上記実施例1〜13及び比較例1〜2の測定及び評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the measurement and evaluation results of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 and 2.
表1に示すように、実施例1〜13の接続構造においては、CNT線材と金属製の基材との間の接続抵抗が65mΩ以下であり、良好な接続抵抗を示した。特にカーボン系被覆層の厚さが500μm以下である実施例1〜12の接続構造においては、さらに良好な接続抵抗を示した。また、接続抵抗は、基材である端子として銅を使用したほうが良好であった。 As shown in Table 1, in the connection structures of Examples 1 to 13, the connection resistance between the CNT wire rod and the metal base material was 65 mΩ or less, showing good connection resistance. In particular, in the connection structures of Examples 1 to 12 in which the thickness of the carbon-based coating layer is 500 μm or less, even better connection resistance was exhibited. Further, the connection resistance was better when copper was used as the terminal as the base material.
また、実施例1〜12の接続構造においては、CNT線材の引きはがし強度が2.4N以上であり、良好な引きはがし強度を示した。特にCNT線材の撚り数が50T/m以上400T/m以下である実施例2、5、8及び11においては、さらに良好な引きはがし強度を示した。また、引きはがし強度は、基材である端子として銅を使用したほうが良好であった。 Further, in the connection structures of Examples 1 to 12, the peeling strength of the CNT wire rod was 2.4N or more, and the peeling strength was good. In particular, in Examples 2, 5, 8 and 11 in which the number of twists of the CNT wire was 50 T / m or more and 400 T / m or less, even better peel strength was exhibited. Further, the peeling strength was better when copper was used as the terminal as the base material.
また、実施例1〜13の接続構造においては、腐食性がいずれも良好であった。 Further, in the connection structures of Examples 1 to 13, the corrosiveness was good.
一方、表1に示すように、比較例1及び2の接続構造においては、接続抵抗が200mΩ以上であり、高い接続抵抗を示した。比較例1及び2の接続構造は、カーボン系被覆層の厚さが1μm未満であり、CNT線材とカーボン系被覆層との接続部分において、カーボン系被覆層の一部が剥がれる状態が発生した。その結果、当該部分においてカーボン用のはんだが濡れず、これが接続抵抗の増加に起因した。また、比較例1及び2の接続構造においては、引きはがし強度が1N未満であり、十分な接続強度が得られなかった。さらに、比較例1及び2の接続構造においては、腐食性が十分ではなかった。 On the other hand, as shown in Table 1, in the connection structures of Comparative Examples 1 and 2, the connection resistance was 200 mΩ or more, showing a high connection resistance. In the connection structures of Comparative Examples 1 and 2, the thickness of the carbon-based coating layer was less than 1 μm, and a state in which a part of the carbon-based coating layer was peeled off occurred at the connecting portion between the CNT wire and the carbon-based coating layer. As a result, the carbon solder did not get wet in the portion, which was caused by the increase in connection resistance. Further, in the connection structures of Comparative Examples 1 and 2, the peeling strength was less than 1N, and sufficient connection strength could not be obtained. Further, the connection structures of Comparative Examples 1 and 2 were not sufficiently corrosive.
1 接続構造
11 CNT線材
20 金属製基材
30 カーボン系被覆層
40 カーボン用はんだ
1
Claims (8)
前記基材に、厚さが1μm以上800μm以下であるカーボン系被覆層が形成されており、
前記カーボンナノチューブ線材と前記基材とが、前記カーボン系被覆層を介して電気的に接続されていることを特徴とする接続構造。 It has a connection structure in which a carbon nanotube wire rod and a metal base material are electrically connected.
A carbon-based coating layer having a thickness of 1 μm or more and 800 μm or less is formed on the base material.
A connection structure characterized in that the carbon nanotube wire rod and the base material are electrically connected via the carbon-based coating layer.
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